一种电力线通信路由方法及系统与流程

1.本发明涉及电力线载波通信技术领域，特别涉及一种电力线通信路由方法及系统。


背景技术：

2.目前电力线通信网络以载波通信为主要发展方式，而随着物联网的发展以及新一代通讯技术的提出，电力线通信的要求日继更新。物联网架构下的电力业务通常需要经过长距离的用电信息采集及传输，而载波通信的短距离传输性能强，并不能完全适应动态变化的电力业务传输。
3.在现有技术中，由于电力线载波通信长距离传输能力不足，往往通过设置中继节点的方式实现载波通信的长距离传输。中继节点大部分都是固定设置，随着用户侧的设备增多以及各种分布式电源的应用，设备的接入接出会导致信道环境变化，固定的中继节点以及对应的通信路径的信道环境也随之波动，最终导致载波通信不稳定。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：提供一种电力线通信路由方法及系统，提供稳定的载波通信。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种电力线通信路由方法，包括：
6.发送端通过电力线向所有通信节点发送信令广播，将信令广播的通信时间达到第一时间且信令广播的通信信号保持连续和完整的通信节点作为一级节点并和一级节点建立通信路径；
7.发送端通过一级节点分别向除所述一级节点外的其它通信节点持续发送工频信令，直到所述发送端和其它通信节点均建立通信路径；
8.发送端接收所有通信路径上的信道环境，并根据信道环境选取通信路径；所述信道环境由通信节点监听所属通信路径获得。
9.进一步的，所述第一时间大于等于五分钟。
10.进一步的，所述和其它通信节点均建立通信路径，具体为：
11.根据蚁群算法设定多只蚂蚁，每只蚂蚁随机从其它通信节点中选择一个通信节点作为中继节点；每只蚂蚁均从变压器出发经中继节点后到达需要建立通信路径的其它通信节点，蚂蚁从其它通信节点返回变压器；蚂蚁在移动时留下信息素，经多只蚂蚁多次往返运动后，对不同路径的信息素含量进行比较，选取信息素较多的路径作为变压器和其它通信节点的通信路径。
12.进一步的，所述根据信道环境选取通信路径，具体为：
13.所述信道环境包括节点的地址信息和节点对应路径的信噪比信息；变压器根据地址信息和信噪比信息计算每一条路径上通信传输的综合信噪比，选取综合信噪比最大的路径作为通信路径。
14.本发明还公开了一种电力线通信路由系统，包括：发送端和若干通信节点；
15.所述发送端包括第一发送模块、第二发送模块和接收模块；
16.所述第一发送模块，用于通过电力线向所有通信节点发送信令广播，将信令广播的通信时间达到第一时间且信令广播的通信信号连续和完整的通信节点作为一级节点并和一级节点建立通信路径；所述信令广播为载波信号；
17.所述第二发送模块，用于通过一级节点分别向除所述一级节点外的其它通信节点持续发送工频信令，直到所述发送端和其它通信节点均建立通信路径；
18.所述接收模块，用于接收所有通信路径上的信道环境，并根据信道环境选取通信路径；所述信道环境由通信节点监听所属通信路径获得。
19.本发明还公开了一种电力线通信路由系统，包括发送端和若干个通信节点，所述发送端为集中器，所述集中器包括处理器、载波通信模块和工频通信模块；所述载波通信模块和工频通信模块均和处理器连接；
20.所述载波通信模块接收处理器发送的第一控制命令，并根据第一控制命令向所有通信节点发送信令广播，当通信节点和集中器的通信时间达到第一时间且通信节点和集中器之间保持连续和完整的通信时，将通信节点作为一级节点且所述集中器和一级节点建立通信路径；所述工频通信模块用于接收处理器发送的第二控制命令，并根据第二控制命令向一级节点重复发送工频信令，一级节点将接收到的工频信令发送到除一级节点外的其它通信节点，直到所述集中器和其它通信节点均建立通信路径；所述处理器用于发送控制命令，并接收通信节点反馈的信道环境，并根据信道环境选取通信路径，所述信道环境由通信节点监听所属通信路径获得。
21.进一步的，所述处理器为dsp处理器。
22.进一步的，所述若干个通信节点包括：x个第一通信模块和y个第二通信模块；
23.所述第一通信模块设置在多节点路径上的节点处，所述第一通信模块设置有第一融合通信模块，所述第一融合通信模块用于双向载波通信和下行工频信号调制调解；所述第二通信模块设置在单节点路径上的节点处，所述第二通信模块设置第二融合通信模块，所述第二融合通信模块用于双向载波通信和双向工频信号调解调制；所述多节点路径具体为：路径上设置有多个通信节点，且通信节点间建立稳定的载波通信和工频通信；所述单节点路径具体为：路径上仅设置一个仅与发送端连接的通信节点。
24.进一步的，所述第一通信模块和第二通信模块均设置有mcu控制器。
25.进一步的，集中器、第一通信模块和第二通信模块均设置有无线通讯模块。
26.本发明实施例一种电力线通信路由方法及系统与现有技术相比，其有益效果在于：本发明结合载波通信和工频通信方式，可以快速搜索电力线通信网络的各个通信节点并建立通信路径，各个通信节点监测通信路径的环境信息灵活选择中继节点从而调整载波通信路径，保证载波通信的稳定。
附图说明
27.图1是本发明一种电力线通信路由方法的流程示意图；
28.图2是本发明一种电力线通信路由方法中搜索通信节点的流程示意图；
29.图3是本发明一种电力线通信路由系统的第一结构示意图；
30.图4是本发明一种电力线通信路由系统的第二结构示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
32.实施例1：
33.如图1所示，本发明公开了一种电力线通信路由方法，应用于电力通信网络，主要包括如下的步骤：
34.步骤s1，发送端通过电力线向所有通信节点发送信令广播，将信令广播的通信时间达到第一时间且信令广播的通信信号保持连续和完整的通信节点作为一级节点并和一级节点建立通信路径；
35.步骤s2，发送端通过一级节点分别向除所述一级节点外的其它通信节点持续发送工频信令，直到所述发送端和其它通信节点均建立通信路径；
36.步骤s3，发送端接收所有通信路径上的信道环境，并根据信道环境选取通信路径；所述信道环境由通信节点监听所属通信路径获得。
37.在步骤s1中，发送端通过电力线向所有通信节点发送信令广播，将信令广播的通信时间达到第一时间且信令广播的通信信号保持连续和完整的通信节点作为一级节点并和一级节点建立通信路径。所述信令广播为载波信号。
38.在本实施例中，所述发送端为电力通信网络的变压器侧的发送端或变压器侧的载波通信设备或变压器侧的集中器；与发送端对应的接收端为电力通信网络中的通信节点。所述通信节点亦为中继节点。
39.在本实施例中，所述第一时间大于等于五分钟。将信令广播的通信时间达到第一时间且信令广播的通信信号保持连续和完整的通信节点作为一级节点并和一级节点建立通信路径；可以保证载波通信的稳定性。
40.在步骤s2中，发送端通过一级节点分别向除所述一级节点外的其它通信节点持续发送工频信令，直到所述发送端和其它通信节点均建立通信路径。所述工频信令为工频通信信号。
41.参照图2，在本实施例中，若通信节点不能满足步骤s1中的通信要求，则判断通信节点不能与发送端直接建立载波通信。因此在步骤s2中，通过一级节点向不能与发送端直接载波通信的节点发送工频通信信号，多次发送工频信令，直至发送端与所有节点都建立了通信路径。正常电力线通信系统一般分为四级节点，采用下行工频通信信号可以一次性发送成功，多次发送确保能够搜全所有节点。
42.在本实施例中，所述和其它通信节点均建立通信路径，具体为：
43.根据蚁群算法设定多只蚂蚁，每只蚂蚁随机从其它通信节点中选择一个通信节点作为中继节点；每只蚂蚁均从变压器出发经中继节点后到达需要建立通信路径的其它通信节点，蚂蚁从其它通信节点返回变压器；蚂蚁在移动时留下信息素，经多只蚂蚁多次往返运动后，对不同路径的信息素含量进行比较，选取信息素较多的路径作为变压器和其它通信节点的通信路径。
44.在步骤s3中，发送端接收所有通信路径上的信道环境，并根据信道环境选取通信路径；所述信道环境由通信节点监听所属通信路径获得。
45.在本实施例中，所述根据信道环境选取最佳通信路径，具体为：
46.所述信道环境包括节点的地址信息和节点对应路径的信噪比信息；变压器根据地址信息和信噪比信息计算每一条路径上通信传输的综合信噪比，选取综合信噪比最大的路径作为通信路径。
47.在本实施例中，结合载波通信和工频通信方式，可以快速搜索电力线通信网络的各个通信节点并建立通信路径，各个通信节点监测通信路径的环境信息灵活选择中继节点从而调整载波通信路径，保证载波通信的稳定。
48.实施例2：
49.本发明公开了一种电力线通信路由系统，应用于电力通信网络，包括：发送端和若干通信节点。
50.所述发送端包括第一发送模块、第二发送模块和接收模块；
51.所述第一发送模块，用于通过一级节点分别向除所述一级节点外的其它通信节点持续发送工频信令，直到所述发送端和其它通信节点均建立通信路径；
52.所述第二发送模块，用于通过一级节点向其它通信节点多次发送工频信令，直到和其它通信节点均建立通信路径；所述其它通信节点为所有通信节点和一级节点的差集；所述工频信令为工频通信信号。
53.所述接收模块，用于接收所有通信路径上的信道环境，并根据信道环境选取通信路径；所述信道环境由通信节点监听所属通信路径获得。
54.本发明的电力线通信路由系统应用实施例1的电力线通信路由方法，因此对于发送端的方法的限定同样适用于电力线通信路由系统。因此对于实施例中已经说明过的限定不再重复书写到实施例2中。
55.实施例3：
56.参照图3和图4，在实施例1的基础上，本发明还公开了一种电力线通信路由系统，包括发送端和若干个通信节点，所述发送端为集中器，所述集中器包括处理器、载波通信模块和工频通信模块；所述载波通信模块和工频通信模块均和处理器连接；
57.所述载波通信模块接收处理器发送的第一控制命令，并根据第一控制命令向所有通信节点发送信令广播，当通信节点和集中器的通信时间达到第一时间且通信节点和集中器之间保持连续和完整的通信时，将通信节点作为一级节点且所述集中器和一级节点建立通信路径；所述工频通信模块用于接收处理器发送的第二控制命令，并根据第二控制命令向一级节点重复发送工频信令，一级节点将接收到的工频信令发送到除一级节点外的其它通信节点，直到所述集中器和其它通信节点均建立通信路径；所述处理器用于发送控制命令，并接收通信节点反馈的信道环境，并根据信道环境选取通信路径，所述信道环境由通信节点监听所属通信路径获得。
58.本发明的电力线通信路由系统应用实施例1的电力线通信路由方法，因此对于发送端的方法的限定同样适用于电力线通信路由系统。因此对于实施例中已经说明过的限定不再重复书写到实施例3中。
59.在本实施例中，集中器设置在变压器侧，集中器采用dsp处理器，dsp处理器连接有载波通信模块和工频通信模块，dsp处理器可以实现定期在线编码更新功能。
60.参照图3，在本实施例中，所述若干个通信节点包括：x个第一通信模块和y个第二通信模块；
61.所述第一通信模块设置在多节点路径上的节点处，所述第一通信模块设置有第一融合通信模块，所述第一融合通信模块用于双向载波通信和下行工频信号调制调解；所述第二通信模块设置在单节点路径上的节点处，所述第二通信模块设置第二融合通信模块，所述第二融合通信模块用于双向载波通信和双向工频信号调解调制；所述多节点路径具体为：路径上设置有多个通信节点，且通信节点间建立稳定的载波通信和工频通信；所述单节点路径具体为：路径上仅设置一个仅与发送端连接的通信节点。
62.在本实施例中，所述第一融合通信模块为图3中的下行工频与载波融合通信模块，第二融合通信模块为图3中的双向工频与载波融合通信模块。
63.在本实施例中，第一通信模块和第二通信模块均具有双向载波通讯的功能，第一通信模块具有下行工频信号调制解调功能，利用下行信号单向传播，提高信号传递速度。第二通信模块具有双向工频信号调制解调功能，设置双向工频信号调制解调功能是为了应对孤岛效应，在无法于其它通信节点连接时使用上行工频信号反馈给集中器。
64.在本实施例中，集中器、第一通信模块和第二通信模块能够通过电力线实现载波通信和工频通信。
65.在本实施例中，所述第一通信模块和第二通信模块均设置有mcu控制器。
66.在本实施例中，第一通信模块和第二通信模块均采用mcu为核心，信号的调制解调以软件方法实现，mcu即单片机，其价格优惠，运行稳定，适合在用户侧普及应用终端。
67.在本实施例中，集中器、第一通信模块和第二通信模块均设置有无线通讯模块。
68.在本实施例中，无线通讯模块用于远程调控编码升级，在载波通信发生故障时，工频通信可以临时替代载波通信维持通讯，此时无线通讯用于发出警报。
69.综上，本发明实施例提供一种电力线通信路由方法及系统与现有技术相比，其有益效果在于：
70.(1)本发明结合载波通信和工频通信方式，可以快速搜索电力线通信网络的各个通信节点并建立通信路径，各个通信节点监测通信路径的环境信息灵活选择中继节点从而调整载波通信路径，保证载波通信的稳定。
71.(2)集中器采用dsp处理器，第一通信模块和第二通信模块搭载mcu，利用dsp和mcu器件实现载波通信和工频通信融合的功能，成本低。
72.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。